Statistical Mechanics Theory of Ion Channel

离子通道统计力学理论

• 批准号: 22245002
• 负责人: HIRATA Fumio
• 金额: $ 28.29万
• 依托单位: Ritsumeikan University (2012-2013)Institute for Molecular Science (2010-2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22245002/
• 关键词: イオンチャネル; RISM理論; 3D-RISM理論; 一般化ランジェヴァン理論; カリウムチャネル; イオン透過機構; 蛋白質の構造揺らぎ; 分散・共分散行列; イオンの透過機構; イオンの選択性; 蛋白質の揺らぎ; イオン分布; イオン選択性; 3D-RISM; ダイナミクス; 分子認識; 一般化ランジェヴァン方程式; KcsAチャネル; グリセリン; アクアポリン; 平均力ポテンシャル; GlpF; リガンド; 分子シミュレーション

The purpose of the study is to construct a new theory to describe the conduction mechanism and the ion selectivity of the ion channels in molecular detail. Main results of the study are as follows. (1) Analyses based on 3D-RISM for the distribution of water and ions (Li+, Na+, K+) in the selective filter of the potassium channel (KcsA) have revealed that all the ions are bound in the filter region, that the binding modes are quite different from each other, and that the ion selectivity is originated from the difference in the binding modes. (2) We have derived new equations to describe the structural fluctuation of channel protein, which play crucial role in the gating of a channel, combining the 3D-RISM theory with the generalized Langevin theory.

该研究的目的是构建一种新的理论来详细描述离子通道的传导机制和离子选择性。主要研究结果如下。 (1)基于3D-RISM对钾通道(KcsA)选择性过滤器中水和离子(Li+、Na+、K+)的分布进行分析发现，所有离子都在过滤器区域中结合，且结合模式彼此差异较大，离子选择性源于结合模式的差异。 (2)我们将3D-RISM理论与广义Langevin理论相结合，推导了描述通道蛋白结构涨落的新方程，该方程在通道门控中起着至关重要的作用。

项目成果

Molecular Recognition in Biological Functions Revealed by Statistical mechanics of Molecular Liquids

分子液体统计力学揭示的生物功能中的分子识别

• 发表时间: 2010
• 作者: 田阪美樹;平賀岳彦;道林克禎;Fumio Hirata
• 通讯作者: Fumio Hirata

液体の積分方程式理論を用いた溶液内化学過程に関する研究

利用液体积分方程理论研究溶液中的化学过程

• 发表时间: 2011
• 作者: Inatsu;M.;溝谷浩平;塚本勝男;新海優里・道林克禎・上原茂樹・石井輝秋;AkiraYoshiasa;吉田紀生
• 通讯作者: 吉田紀生

Solvent Effects on Electronic Structures of Coumarin 153 : RISM-SCF Analysis

溶剂对香豆素 153 电子结构的影响：RISM-SCF 分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 吉田紀生;西山桂;平田文男
• 通讯作者: 平田文男

Exploring life phenomena with a Statistical Mechanics of Molecular Solution

用分子溶液的统计力学探索生命现象

• 发表时间: 2012
• 作者: Naoki Kanayama;Swapan Kumar Saha;Naoki Nakayama;Jun Nakanishi;Katsuhisa Kitano;Satoshi Hamaguchi;Yukiko Nagasaki;Fumio Hirata
• 通讯作者: Fumio Hirata

Molecular Recognition Explored by a Statistical-Mechanics Theory of Liquids

通过液体统计力学理论探索分子识别

• DOI: 10.2174/138161211796355100
• 发表时间: 2011
• 期刊: Current Pharmaceutical Design
• 影响因子: 3.1
• 作者: Saree Phongphanphanee;Norio Yoshida;Fumio Hirata
• 通讯作者: Fumio Hirata